0000002

196 Ćwiczenie 13

Sterowanie częstotliwościowe silników klatkowych umożliwiają statyczne przemienniki częstotliwości, zwane popularnie falownikami. Szybki rozwój zarówno przyrządów półprzewodnikowych, jak i cyfrowych układów sterowania umożliwił realizację przemienników częstotliwości o bardzo dobrych parametrach regulacyjnych i eksploatacyjnych. W rezultacie napędy z silnikami indukcyjnymi klatkowymi spełniają wszystkie wymagania, jakie dotychczas spełniały jedynie napędy prądu stałego, a jednocześnie przewyższają je niezawodnością, gabarytami i odpornością na warunki pracy oraz niższą ceną. Układy napędowe z silnikami klatkowymi sterowanymi częstotliwościowo umożliwiają także rozszerzenie zakresu regulacji prędkości kątowej w stopniu niemożliwym do uzyskania w napędach prądu stałego.

Przemienniki częstotliwości stosowane w napędach z silnikami indukcyjnymi różnią się budową i sposobami sterowania w zależności od wymagań układu napędowego.

Ze względu na budowę przemienniki częstotliwości dzielone są na:

a)    przemienniki bezpośrednie (cyklokonwertory),

b)    przemienniki pośrednie:

>    z falownikiem prądu i regulowanym prądem obwodu pośredniego,

>    z falownikiem napięcia i regulowanym napięciem obwodu pośredniego,

>    z falownikiem napięcia z modulacją szerokości impulsów wyjściowych MSI i stalą wartością napięcia obwodu pośredniego.

Najczęściej stosowane w praktyce są przemienniki częstotliwości z modulacją szerokości impulsów wyjściowych, zwane falownikami MSI. Przykładowy schemat blokowy falownika MSI przedstawiono na rysunku 13.1.

P    L    F

W zależności od wymagań układu napędowego stosowane są różne metody sterowania przemienników częstotliwości, od których zależą parametry statyczne i dynamiczne zasilanego silnika klatkowego, a tym samym jakość regulacji układu napędowego. Aby uzyskać stałą wartość przeciążałności momentem silnika w całym zakresie regulacji częstotliwościowej, a także ograniczenie strat poślizgowych, dąży się do utrzymania stałej wartości strumienia stojana lub wirnika. Zadanie to może być zrealizowane za pomocą tzw. metod sterowania skalarnego lub wektorowego.

Metody skalarne zalicza się do metod pośredniego sterowania strumieniem silnika indukcyjnego. Sterowanie to można zrealizować w dwojaki sposób. Jeden polega na odpowiednim sterowaniu amplitudą i częstotliwością napięcia stojana, a drugi na stero-

waniu amplitudą prądu stojana i częstotliwością wirnika/- = sf, >co zapewnia, prz chowaniu stałości strumienia skojarzonego stojana, liniowość części roboczej charak styk elektromechanicznych silnika niezależnie od częstotliwości zassjlania stojana/.

Stosowane natomiast obecnie metody wektorowe można podzielić w następi sposób:

1    — metoda połowo zorientowana, która polega na niezależrnym sterowaniu dowymi wektora prądu stojana zorientowanymi względem pola tak, aby strumiei chowywał stałą amplitudę i położenie względem wektora prądu;

2    - metoda bezpośredniego sterowania momentem silnika (tz^. sterowanie Dl

Sterowania połowo zorientowane i DTC zapewniają doskonałe właściwości

namiczne i są stosowane w napędach indywidualnych o wysokiej wymaganiach c czących dynamiki procesów przejściowych w układach napędowych.

Ze względów praktycznych w układach napędowych o mniejszych wymagań najczęściej stosowanymi metodami sterowania wartością strumie nia są metody sk, ne. Najprostszą z nich jest metoda polegająca na odpowiedniej regulacji ampli i częstotliwości napięcia zasilającego uzwojenia stojana. W metodzie tej zależi momentu krytycznego od zmian stosunku napięcia do częstotliwości może być o ślona na podstawie schematu zastępczego silnika dla napięci^ sinusoidalnego pierwszej harmonicznej napięcia odkształconego (rys. 13.2).

Moment elektromagnetyczny silnika indukcyjnego klatkowego może być wy czony z zależności

(1

w której: Pe

P_e    - moc elektromagnetyczna przenoszona do wirnika

(1

mi = 3    - liczba faz uzwojenia stojana,

ftb, = 27i/ - pulsacja synchroniczna stojana, s    - poślizg silnika.

A

ni

x

m

S

Rys. 13.2. Schemat zastępczy silnika dla pierwszej harmonicznej napięcia zasilającego